某薄壁壳体铣削加工有限元分析

龚宗辉 王许朋

摘要：某薄壁壳体零件在加工中部吊挂及孔结构时，出现零件变形大、振刀严重的问题。本文以某薄壁壳体为研究对象，建立薄壁壳体的三维模型，采用ABAQUS软件对铣削过程中的零件进行模态分析，得到了某薄壁壳体零件的固有频率及对应振型。根据零件加工时的动态特性，改进工艺、避开共振频率，优化加工时的刚性，获得了良好的工艺效果，对工艺方案的优化具有一定的指导意义。

关键词：薄壁壳体;铣削加工;模态分析;工艺优化

中图分类号：TG306                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）02-0090-02

0  引言

某薄壁壳体为某型产品的重要零件，其结构复杂，表面设计有窗口、孔、槽及吊挂等结构。由于其壁厚较薄、硬度高且加工精度要求高，属于弱刚性零件，在铣削加工时零件结构的固有频率极易與周围环境频率（如机床的转速频率）一致，产生变形、振刀缺陷[1-2]。为解决上述问题，利用计算机辅助工程（CAE）技术，分析该薄壁壳体零件加工过程中的固有频率和模态阵型是必不可少的[3]。对此本文基于ABAQUS有限元仿真软件，对某薄壁壳体零件进行模态分析，研究零件在铣削过程中的固有频率及其对应的模态阵型，为零件制造工艺的优化提供理论依据。

1  零件结构特点

某薄壁壳体的结构如图1所示，零件直径为D，长度为L，壳体最薄处仅为1.6mm，属于薄壁圆筒零件。产品外形结构比较复杂（壳体中部设计有吊挂，端部开有多处通孔、通槽）、形位公差及尺寸公差精度要求高（最高精度要求小于0.05mm），结构刚性差。……